JPH04310818A - シールド掘進機における位置検出方法 - Google Patents

シールド掘進機における位置検出方法

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JPH04310818A
JPH04310818A JP16198191A JP16198191A JPH04310818A JP H04310818 A JPH04310818 A JP H04310818A JP 16198191 A JP16198191 A JP 16198191A JP 16198191 A JP16198191 A JP 16198191A JP H04310818 A JPH04310818 A JP H04310818A
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JP
Japan
Prior art keywords
point
angle
shield excavator
axis
shield
Prior art date
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Pending
Application number
JP16198191A
Other languages
English (en)
Inventor
Masahiro Tsuchiya
土谷 征弘
Masakazu Suzuki
正和 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Sumitomo Construction Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Sumitomo Construction Co Ltd
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Publication date
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  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、墜道建設作業のシール
ド工法に使用するシールド掘進機1の位置検出方法に関
する。
【0002】
【従来技術】墜道建設作業のシールド工法は、一般的に
まず立坑を堀り、次に該立坑の底部の横壁に墜道を堀進
め、鉄筋またはセメント製のセグメント2を組み合わせ
てシールドし墜道を補強しながら掘進していく工法であ
る。このシールド工法において掘進位置を確認する方法
は、立坑から求めた基準点をもとにセグメント2の位置
を順次トランシットによって、作業前後の朝晩一回づつ
作業員2名で測量していた。
【0003】また、より高度な方法として、特開昭62
−28917号公報には図4に示すようにシールド掘削
機1の内部に、複数のターゲットプリズム3、3を設置
し、セグメント2上の基準点位置に光学的距離計5を設
置して、両者間の距離及び角度を測量してシールド掘削
機1の位置を検出する方法が開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図4に示すように、従
来技術では掘削作業中にシールド掘削機1より出た土砂
は、スクリューコンベヤ4によって後方へ運ばれ、破線
で示すトロッコ6等で搬出されてゆく。したがって従来
技術では、掘削作業中は測定できず、作業前後の朝晩1
回づつ測量していた。本発明の目的は、掘削精度の信頼
性(施工精度)の向上と測量作業の省人化を提供するも
のである。
【0005】
【課題を解決するための手段】墜道内の予め定められた
セグメント(2)上部の点よりターゲットプリズム(3
)を釣支し、シールド掘進機(1)内上部に光学的距離
計(5)を設置し、かつ該シールド掘進機(1)の任意
の位置にジャイロコンパス(10)、傾斜計(9)を設
置し、該シールド掘進機(1)の位置を測定算出するこ
とを特徴とする。
【0006】
【実施例】本発明の概略側面図を図1に示す。ターゲッ
トプリズム3は、墜道後方の既知点より正確に計測した
墜道上部の点から脚を吊り下げる形で固定する。該ター
ゲットプリズム3は、掘進方向に向け、プリズム部分の
直径は100mmのものを1つ取り付ける。
【0007】シールド掘進機1内の上部に設けたブラケ
ット8上に光学的距離計5を掘進方向と反対方向に向け
て設置するとともに、傾斜計9およびジャイロコンパス
10も設置固定する。
【0008】本発明のシステム構成図を図2に示す。光
学的距離計5、傾斜計9およびジャイロコンパス10は
、夫々中央処理装置11と電気的に接続する。該中央処
理装置11は、墜道後方の掘進作業の邪魔にならない位
置例えば後方台車上あるいは作業現場事務所内に設置し
、外部出力としてプリンタ12を接続する。
【0009】
【作  用】光学的距離計5は、次の三つの機能を持っ
ている。一つは自動追尾機能である。掘進開始時は光学
的距離計5が光をターゲットプリズム3に当て反射光を
受光しているが、掘進すると時にはターゲットプリズム
3に光が当たらなくなる。この時、光をターゲットプリ
ズム3に当たるように光学的距離計5の向きを自動的に
修正する機能を自動追尾機能と云う。一つは角度測定機
能で、自動追尾機能を働かせ光学的距離計5の向きをタ
ーゲットプリズム3の方向に修正した時の角度を測定し
て出力する機能である。この場合、角度は上下方向に修
正した角度μと、左右方向に修正した角度λのデータを
出力する。シールド掘進機1が掘進して傾いても光学的
距離計5の角度測定機能は、シールド掘進機1を正とし
て上下方向に修正した角度μと、左右方向に修正した角
度λのデータを出力する。一つは光等を発光してターゲ
ットプリズム3に反射させ、それを受光してターゲット
プリズム3までの直線距離を測定して出力する機能であ
る。
【0010】ターゲットプリズム3はある角度の範囲内
で入射した光線を入射した方向へ反射する機能がある。 ジャイロコンパス10には、ヨーイング角α(左右の方
向)を測定する機能がある。傾斜計9には、シールド掘
進機1のピッチング角β(前後の傾斜)、ローリング角
γ(左右の傾斜)を測定する機能がある。それらの測定
されたデータは、中央処理装置11へ送られる。この際
の角度は光学的距離計が設置してある面を正にするのと
異なり、磁北および水平線に対する角度である。
【0011】これ等のデータを中央処理装置11で計算
して補正し、ターゲットプリズム3からのシールド掘進
機1の先端位置やローリング、ピッチング、ヨーイング
の姿勢のデータをプリンタ12より出力する。補正計算
のやり方を以下に示す。
【0012】本発明の計算例の説明図を図3に示す。光
学的距離計5の位置をA座標XA、YA、ZA、とし、
ターゲットプリズム3の位置を原点Oとする。原点Oを
通るX軸は水平線と平行で、Y軸は正確な墜道方向、Z
軸は鉛直線とする。光学的距離計5の角度測定機能は、
シールド掘進機1を正として出力する。これは、例えば
シールド掘進機1がローリングして、左右方向に傾斜し
ても角度μはシールド掘進機1を正として角度を測定し
て出力する。従って、この角度は、真の水平面であるX
−Y平面に平行な面内で振られた角度ではない。ここで
、仮に光学的距離計5から見た状態を中心に説明する。 最初に、光学的距離計5はY′軸上にあったものとする
。シールド掘進機1が移動し光学的距離計5の位置がA
点に移動し、それまでO点を照らしていた光がX′−Z
′面の何処かに当たる。当たった点をC点とする。 この時形成されるX′−Z′面は線分ACが直角に立つ
ものとする。光学的距離計5からみれば光がO点からC
点に移動した様にみえる。次に光をO点に接近させる為
、X′−Y′面に平行な面内で角度をふり光をZ′軸に
当てる。このZ′軸上の点をB点とする。この時の角C
ABをλとする。次にZ′軸に沿って光を移動しO点に
一致させる。この時の角BAOをμとする。自動追尾を
完了し、距離AOを測定し角度λ、μとともに出力する
。ここで視点を絶対的な点に戻してやると、実際には原
点Oこそ一致するもののX′、Y′、Z′軸は、絶対的
な軸X、Y、Z軸と一致しない。X′、Y′、Z′軸は
、ヨーイング角α、ピッチング角β、ローリング角γで
振られていて、図3の様になっている。
【0013】最終的に光学的距離計5の位置(座標)を
求めるために、B、C点の座標XB、YB、ZB、XC
、YC、ZCを順次求める。 OB、AB、BC、ACは 角ABO=角ACB=直角 従って下記の計算によって求められる。 OB=AOsinμ          (1)AB=
AOcosμ          (2)BC=ABs
inλ          (3)AC=ABcosλ
          (4)
【0014】B点をY軸に
平行に伸ばしX−Z面に交差する点をD、X軸に平行に
伸ばしY−Z面と交差する点をE、更にE点をY軸と平
行に伸ばしZ軸と交差する点をFとすると、角FODは
ローリング角γ、角FOEはピッチング角βである。角
FODと角EOB、また角FOEと角DOBとはほぼ等
しい。なぜなら、シールド掘進機1運転中は、常にロー
リング角γおよびピッチング角βは5度以下に修正して
2〜3度となっている為である。また、角BDO及び角
BEOは直角なので、OD=OBcosβ      
    (5)XB=ODsinγ        (
6)OE=OBcosγ          (7)Y
B=OEsinβ    (8) ZB=OEcosβ        (9)
【0015
】C点をY軸に平行に伸ばし、X−Z面に交差する点を
Gとする。D点をX軸に平行に伸ばし、G点をZ軸に平
行に伸ばして交差する点をHとする。H点をY軸に平行
に伸ばし、B点をX軸に平行に伸ばして交差する点をI
、同I点をY軸に平行に伸ばし、C点をZ軸に平行に伸
ばして交差する点をJとする。また、角JBIは、ヨー
イング角αである。したがって、BJ=CBcosγ 
         (10)XC=XB+BJcosα
  (11)YC=YB+BJsinα  (12)Z
C=ZB+BCsinγ  (13)
【0016】J点
をZ軸に平行に伸ばし、A点を含むX−Y面に平行な面
と交差する点をKとする。またK点をX軸と平行に伸ば
し、A点をY軸に平行に伸ばして交差する点をLとする
。角CAKは、ピッチング角βに等しい。角LAKは、
ヨーイング角αに等しい。 AK=ACcosβ          (14)XA
=XC−AKsinα  (15)YA=YC+AKc
osα  (16)ZA=ZC−ACsinβ  (1
7)したがって、以上のようにA点の座標XA、YA、
ZAを求めることが出来るので、シールド掘進機1の先
端等の座標を算出することが可能である。また姿勢のデ
ータがあるので、方向の制御も可能である。
【0017】
【効  果】光学的距離計5やターゲットプリズム3が
シールド内の上部にあって掘進作業を妨げず、またシー
ルド掘進機1を運転しながら測量できるために測量の回
数が多く精度が高い。しかも人手を要さず自動的にでき
る。墜道がカーブして光学的距離計5からターゲットプ
リズム3が見えなくなったり、光学的距離計5とターゲ
ットプリズム3の距離が離れすぎた場合は、いわゆる盛
替えという測定機の設置場所の変更を行わねばならなか
ったが、本発明によればターゲットプリズム3を移動す
るので、労力が少ない。
【0018】また、シールド掘進機1が複雑な形状をし
ている為に、該シールド掘進機1内に光学的距離計5を
設置すれば、セグメント2上のターゲットプリズム3を
測量することは簡単であり、逆の設置位置では非常に測
量しにくい。この測量結果によりシールド掘進機1の運
転を修正するが、線形管理システムと結び付けることに
より、計画線とのずれを自動的に修正するシールド掘進
機1の自動運転ができることは云うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の概略側面図
【図2】本発明のシステム構成図
【図3】本発明の計算例の説明図
【図4】従来の測定の概念図
【符号の説明】
1    シールド掘進機 2    セグメント 3    ターゲットプリズム 4    スクリューコンベヤ 5    光学的距離計 6    トロッコ 7    基線 8    ブラケット 9    傾斜計 10  ジャイロコンパス 11  中央処理装置 12  プリンタ A  光学的距離計の点 B  計算上の架空の点 C  計算上の架空の点 D  計算上の架空の点 E  計算上の架空の点 F  計算上の架空の点 G  計算上の架空の点 H  計算上の架空の点 I  計算上の架空の点 J  計算上の架空の点 K  計算上の架空の点 L  計算上の架空の点 O  ターゲットプリズム3の点 X  絶対的な水平軸 Y  シールド掘進機1の正確に進べき方向Z  絶対
的な鉛直軸 X′  光学的距離計5からみた相対的な水平軸Y′ 
 光学的距離計5からみたシールド掘進機1の進べき方
向 Z′  光学的距離計5からみた相対的な鉛直軸α  
ヨーイング角 β  ピッチング角 γ  ローリング角

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  墜道内の予め定められたセグメント(
    2)上部の点よりターゲットプリズム(3)を釣支し、
    シールド掘進機(1)内上部に光学的距離計(5)を設
    置し、かつ該シールド掘進機(1)の任意の位置にジャ
    イロコンパス(10)、傾斜計(9)を設置し、該シー
    ルド掘進機(1)の位置を測定算出することを特徴とす
    るシールド掘進機(1)の位置検出方法。
JP16198191A 1991-04-09 1991-04-09 シールド掘進機における位置検出方法 Pending JPH04310818A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06200692A (ja) * 1992-12-30 1994-07-19 Kajima Corp シールド機の自動測量方法
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